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第八章 铸铁

第八章 铸铁. 第一节 概述 成分：铸铁 >2.11%C 的铁碳合金 工业常用铸铁 2.11-4.5%C 合金元素 Si,Mn,S,P; Mo, Cr 。 与钢的区别 碳和硅的含量高，硫磷杂质多。 性能： 制造成本低，减震性能好，耐磨性好，加工工艺好等优点。 用途： 制造机械设备底座，另件等。. 一、铸铁的分类 1 、按碳存在的形式分类 根据碳在铸铁中存在形式，铸铁分为：白口铸铁、灰铸铁、麻口铸铁 （ 1 ）白口铸铁： 碳全部或大部分以渗碳体形式存在，断裂时断口呈银白色，称为白口铸铁。 亚共晶、共晶、过共晶 （ 2 ）灰铸铁：

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第八章 铸铁

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  1. 第八章 铸铁 • 第一节 概述 成分：铸铁 >2.11%C的铁碳合金 工业常用铸铁2.11-4.5%C 合金元素 Si,Mn,S,P; Mo, Cr。 与钢的区别 碳和硅的含量高，硫磷杂质多。 性能： 制造成本低，减震性能好，耐磨性好，加工工艺好等优点。 用途： 制造机械设备底座，另件等。

  2. 一、铸铁的分类 • 1、按碳存在的形式分类 • 根据碳在铸铁中存在形式，铸铁分为：白口铸铁、灰铸铁、麻口铸铁 • （1）白口铸铁： • 碳全部或大部分以渗碳体形式存在，断裂时断口呈银白色，称为白口铸铁。 • 亚共晶、共晶、过共晶 • （2）灰铸铁： • 碳大部分或全部以游离的石墨形式存在，断裂时断口呈灰暗色。

  3. （3）麻口铸铁： • 碳既以渗碳体形式存在，又以游离形式存在。断口上黑白相间构成麻点。 • 2、按石墨的形式分类 • 铸铁中石墨形态分：片状、团絮状、球状及蠕虫状四大类。 • （1）普通灰铸铁：石墨呈片状 • （2）可锻铸铁：石墨呈团絮状 • （3）球墨铸铁：石墨呈球状 • （4）蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状 • 3、按化学成分分类 • （1）普通铸铁：常规元素铸铁

  4. （2）合金铸铁：特殊性能铸铁，向普通铸铁中加入一定量合金元素。（2）合金铸铁：特殊性能铸铁，向普通铸铁中加入一定量合金元素。 • 二、 铸铁的石墨化 • 1、铁碳双重相图 • 铸铁中石墨的结晶过程叫做石墨化过程。 • 石墨是碳的一种结晶形态，具有六方晶格，原子呈层状分布。 • Fe-Fe3C相图和Fe-C（G）相图合画在一起，称为铁-碳双重碳图。 • 2、石墨化过程

  5. 第一阶段 从液相析出石墨（包括共晶）1154 ℃ 第二阶段从奥氏体中析出石墨1154-738 ℃ 第三阶段 738 ℃共析反应生成，从铁素体中析出石墨<738 ℃ 组织：F,F+P+G,P+G 3、影响石墨化的因素 灰铸铁石墨化的影响因素最主要的是化学成分和冷却条件。 （1）化学成分影响 促进石墨化元素：碳、硅、磷 阻止石墨化元素：锰、硫 （2）冷却速度影响 冷却速度慢时易于形成灰铸铁，反之易形成白口铸铁。

  6. 三、铸铁的显微组织 • 铸铁的一次结晶过程决定了石墨的形态，二次结晶过程决定了基体组织。 • 四、铸铁的性能 • 铸铁组织由金属基体和石墨组成，铸铁的性能取决于金属基体的性能和石墨的性质及其数量、大小、形状和分布。 • 1、石墨对铸铁性能的影响 • 石墨松软而脆弱，伸长率近于零。 • 石墨的数量、大小和分布对铸铁的性能有显著影响。如片状石墨 ，数量越多对基体的削弱作用和应力集中程度越大。 • 石墨形状影响铸铁性能：片状、团絮状、球状

  7. 2、基体组织对铸铁力学性能的影响 • 铸铁基体中，铁素体越多，铸铁塑性越好。基体中珠光体越多，铸铁拉伸强度和硬度越高。 • 第二节 普通灰铸铁 • 一、普通灰铸铁的牌号、成分及组织 • 灰铸铁根据抗拉强度分级。共有6个牌号。HT+3位数字 • 灰铸铁组织由片状石墨和金属基体组成。 • 有：铁素体、珠光体、铁素体+珠光体3种不同基体的灰铸铁 • 性能用途见表8-1，显微组织见图8-3

  8. 二、普通灰铸铁的性能 • 灰铸铁的抗压强度比抗拉强度高的多。 • 灰铸铁能浇注形状复杂与壁薄的铸件。 • 灰铸铁具有良好的减磨性。 • 灰铸铁具有极好的减振性。 • 灰铸铁具有良好的切削加工性。 • 三、灰铸铁的热处理 • 对于灰铸铁，热处理仅能改变基体组织，改变不了石墨形态，热处理不能明显改善灰铸铁的力学性能。 • 1、时效退火（去应力退火）分：自然时效和人工时效。 • 2、石墨化退火（改善切削性能）

  9. 3、表面热处理。 • 第三节 可锻铸铁 • 可锻铸铁是白口铸铁经石墨化退火而获得的一种铸铁。铸铁中石墨呈团絮状分布，对基体破坏作用减弱，具有较高的力学性能，尤其具有较高的塑性和韧性，因此称为可锻铸铁。实际不可锻。 • 一、可锻铸铁的牌号、性能及用途 • KT KTH（铁素体基体）KTZ（珠光体基体）KTB（白心可锻铸铁） • 二、可锻铸铁的生产 • 可锻铸铁的生产过程分为两个步骤：第一步先浇注成白口铸铁，第二步再进行石墨化退火。

  10. 第四节 球墨铸铁 • 球墨铸铁是石墨呈球体的灰铸铁，简称球铁。由于球墨铸铁中的石墨呈球状，对基体的割裂作用大为减少，球铁比灰铸铁及可锻铸铁具有高得多的强度、塑性和韧性。 • 一、球墨铸铁的牌号、组织和性能 • QT+最低抗拉强度+最低伸长率。 • 球墨铸铁的组织由金属基体（铁素体、珠光体、珠光体+铁素体） • 用途：曲轴、连杆、缸套、活塞

  11. 二、球墨铸铁的生产 • 1、球墨铸铁的化学成分 1.化学成分C 3.6-3.9% Si 2.0-2.8% S 0.04% P<0.1% Mn 0.6-0.8% Mg 0.03-0.05%, RE0.02-0.04%。 2、球化处理 球化剂：球墨铸铁的生产中，能使石墨结晶成球状的物质。 球化剂：纯镁和稀土镁合金 三、球墨铸铁的热处理 1、高温退火和低温退火 退火目的：获得铁素体基体的球墨铸铁。

  12. 2、正火 • 高温正火：获得珠光体组织 • 低温正火：获得珠光体+铁素体组织 • 3、等温淬火 • 适用于形状复杂易变形，同时要求综合力学性能高的球墨铸铁。获得下贝氏体+少量残余奥氏体+球状石墨。 • 4、调质处理 • 应用于受力复杂、截面较大、综合性能要求高的重要零件。获得回火索氏体

  13. 第五节 蠕墨铸铁 • 蠕墨铸铁是一种新型铸铁材料，石墨大部分呈蠕虫状，间有少量球状，兼备灰铸铁和球墨铸铁的某些优点。 • 一、化学成分 • 化学成分要求与球墨铸铁相似，3.5%-3.9%C，2.1%-2.8%Si, 0.4%-0.8%Mn, S P<0.1%

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